[論文レビュー] Triangular Farbry-Perot resonator

Qasem Exirifard|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 2010

Geophysics and Sensor Technology被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、光の体系におけるローレンツ対称性の破れを、時計回りと反時計回りの共振周波数の差を用いて検出するための三角形リング（TR）共振器を提案する。現在の技術が、最小標準模型拡張（mSME）におけるパリティ奇数パラメータを直接測定可能であり、既存の上限を数個のオーダー向上させられることを示している。また、回転する光学テーブルを用いることで、地球のジオイドに垂直な方向における光速の不変性のテストを8桁の精度で向上させられると提言している。

ABSTRACT

We introduce the the Triangular Ring (TR) resonator. We show that the difference between the clockwise and anti-clockwise resonant frequencies of a vacuum TR resonator is sensitive to the birefringence parity-odd parameters of the photon's sector of the minimal Standard Model Extension (mSME): the Standard Model plus all the perturbative parameters encoding the break the Lorentz symmetry. We report that utilizing the current technology allows for direct measurement of these parameters with a sensitivity of the parity even ones and improves the best current resonator bounds by couple of orders of magnitudes. We note that designing an optical table that rotates perpendicular to the gravitational equipotential surface (geoid) allows for direct measurement of the constancy of the light speed at the vicinity of the earth in all directions in particular perpendicular to the geoid. If this table could achieve the precision of the ordinary tables, then it would improve the GPS bounds on the constancy of the light speed perpendicular to geoid by about eight orders of magnitude.

研究の動機と目的

• 光の体系におけるローレンツ対称性の破れに感受性を示す新しい共振器構成を開発すること。
• 三角形リング共振器における周波数差を用いて、最小標準模型拡張（mSME）のパリティ奇数パラメータを測定すること。
• 現在の技術を活用して、光の体系におけるローレンツ対称性の破れに関する既存の実験的上限を向上させること。
• 地球のジオイドに垂直な方向における光速の等方性を、前例のない精度でテストできる回転する光学テーブルのセットアップを提言すること。

提案手法

• 時計回りと反時計回りに伝搬する光モード間の周波数差を測定するため、三角形リング（TR）共振器を用いる。
• この周波数差が、mSMEフレームワークにおける二色性パラメータのパリティ奇数成分に感受性を示すことを活用する。
• 既存の光学共振器技術を応用して、高分解能の周波数測定を実現する。
• 光学テーブルをジオイドに垂直に回転させる実験セットアップを設計し、光速の方向的非等方性を調べる。
• 共振器の周波数非対称性を、光の体系におけるローレンツ対称性破れパラメータの直接的プローブとして用いる。
• 三角形幾何の回転対称性を活用して、真空中の二色性に起因する方向的効果に対する感度を向上させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 三角形リング共振器は、mSMEの光の体系におけるパリティ奇数ローレンツ対称性破れパラメータを検出可能か？
• RQ2 現在の共振器技術が、これらのパラメータに対して達成可能な感度はどの程度か？
• RQ3 回転する光学テーブルは、地球のジオイドに垂直な方向における光速の等方性のテストをどの程度向上させられるか？
• RQ4 TR共振器は、光の体系におけるローレンツ対称性破れに関する既存の上限をどの程度改善できるか？
• RQ5 TR共振器における反対方向に伝搬するモード間の周波数差を、あらゆる方向における光速の不変性のテストに用いることができるか？

主な発見

• 真空中のTR共振器における時計回りと反時計回りのモード間の周波数差は、mSME光の体系におけるパリティ奇数パラメータに感受性を示す。
• 現在の技術により、これらのパラメータを直接測定可能であり、既存の最高の共振器による上限を数個のオーダー向上させられる。
• 提案されたセットアップにより、地球のジオイドに垂直な方向における光速の等方性の直接的テストが可能となる。
• 標準的な光学テーブルと同等の精度で実装された場合、回転するセットアップにより、GPSに基づく光速非等方性の上限を約8桁の精度で向上させられる。
• TR共振器は、電磁気的体系におけるローレンツ対称性の破れを検出するための、新たな高感度手法を提供する。
• この手法は、ローレンツ対称性の破れに起因する真空中の二色性の方向的効果を検出するのに特に効果的である。